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丁(D)类功率放大器解析

功率放大器电路图

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描述

丁(D)类功率放大器

丙类放大器可以通过减小电流导通角θ来提高放大器的效率,但是为了让输出功率符合要求又不使输入激励电压太大,θ就不能太小,放大器的效率大小就受到了限制。

晶体管放大器的效率计算公式:

功率放大器

Pc为晶体管的集电极耗散功率。要提高放大器的效率,应尽可能的减小集电极的耗散功率Pc,Pc的计算公式:

功率放大器

要减小Pc,一种方法是减小Pc的积分空间θ,即减小电流的导通角θ;

另一种方法是减小ic与uce的乘积。

当放大器工作在开关状态时,晶体管导通ic不等于0,管压降为最小,接近0;

当管子截止ic=0,管压降uce不为0。可见,理想情况下,ic、uce乘积可以接近0,效率可以达到100%,这类统称为开关型丁类放大器。

丁类功率放大器分为电压开关型和电流开关型两种电路,下面介绍一下电压开关型谐振功率放大器的工作原理。

以下是电压开关型丁类放大器的原理图:

功率放大器

解析:

输入信号ui是角频率为w的方波或者幅度足够大的余弦波。经过变压器Tr产生两个极性相反的电压ub1和ub2,分别加到两个特性相同的同类型管子V1和V2的输入端,两个管子在同一个信号周期内轮流的饱和、导通、截止。L、C、RL构成一个串联谐振电路。

假设V1和V2管子的饱和压降为Uces,当V1管饱和导通时,A点对地电压为uA=Vcc-Uces。

当V2管饱和导通时,uA=Uces。

所以uA是幅值为Vcc-2Uces的矩形方波电压,它是串联谐振回路的激励电压。其电压和电流的波形如下:

功率放大器

当串联谐振回路调谐在输入信号频率上时,回路等效品质因数Qe足够高,通过回路的仅是uA中基波分量产生的电流i0,它是角频率为w的余弦波,这个余弦波只能是V1、V2导通时的半波电流ic1、ic2合成的。可见在开关工作状态下,两管均为半周导通,半周截止。导通时,电流为半个正弦波,管压降很小,近似为0。截止时,管压降很大,电流为0,管子的损耗始终维持在很小值。

审核编辑:刘清

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